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CN102356364A - 具有增强功能的手持现场维护工具 - Google Patents

具有增强功能的手持现场维护工具 Download PDF

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CN102356364A
CN102356364A CN2010800119491A CN201080011949A CN102356364A CN 102356364 A CN102356364 A CN 102356364A CN 2010800119491 A CN2010800119491 A CN 2010800119491A CN 201080011949 A CN201080011949 A CN 201080011949A CN 102356364 A CN102356364 A CN 102356364A
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handheld
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托德·M·特普克
阿兰·R·杜威
奥尔登·C·罗素三世
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Abstract

本发明提供一种具有增强功能的手持现场维护工具(102)。该手持现场维护工具(102)包括：键区(122)、显示器(120)、短距离无线收发信机(162)以及处理器(152)。处理器(152)耦合到键区(122)、显示器(120)以及短距离无线收发信机(162)。该处理器(152)还耦合到存储器(154)，存储器(154)中存储多个指令，当由处理器(152)执行该指令时，该指令引起处理器(152)执行远程无线显示、远程无线键压注入、以及无线打印中的至少一项。

Description

具有增强功能的手持现场维护工具
背景技术
手持现场维护工具是众所周知的。这种工具在过程控制和测量工业中对于允许操作者方便地与给定过程设施中的现场设备进行通信和/或查询是高度有用的。这种过程设施的示例包括：石油、制药、化学、制浆、以及其他流体处理装置。在这种设施中，过程控制和测量网络可以包括上十或上百的各种现场设备，这些现场设备周期性地要求维护以确保它们正确工作和/或是校准的。此外，当检测到过程控制和测量设施中一个或多个错误时，使用手持现场维护工具允许技术人员在现场快速诊断这种错误。手持现场维护工具一般用于配置、校准、以及诊断与使用数字过程通信协议的智能现场设备相关的问题。
由于至少一些过程设施可能涉及高度挥发性的或甚至爆炸性的环境，现场设备以及与这种现场设备一起使用的手持现场维护工具遵循本质安全要求通常是有利的，或甚至是必须的。这些要求帮助确保符合其的电子设备即使在故障状况下也将不产生点火源。在由FactoryMutual Research于1998年10月发布的APPROVAL STANDARDINTRINSICALLY SAFE APPARATUS AND ASSOCIATEDAPPARATUS FOR USE IN CLASS I，II AND III，DIVISION NUMBER1HAZARDOUS(CLASSIFIED)LOCATIONS，CLASS NUMBER 3610中阐述了本质安全要求的一个示例。符合本质安全要求的手持现场维护工具的示例包括Emerson Process Management of Austin，Texas出售的具有商业名称Model 475Field Communicator的手持现场维护工具。
由于针对现场设备的唯一环境考虑，传统上已谨慎地控制通信信令。工业过程通信协议的示例包括：高速可寻址远程传感器
Figure BDA0000091389400000011
协议、以及FOUNDATIONTM Fieldbus协议。这两种协议被认为是有线协议，其中，对每一个现场设备进行物理线路连接。
发明内容
本发明提供一种具有增强功能的手持现场维护工具。该手持现场维护工具包括：键区、显示器、短距离无线收发信机以及处理器。处理器耦合到键区、显示器以及短距离无线收发信机。该处理器还耦合到存储有多个指令得存储器，当由处理器执行该指令时，该指令引起处理器执行远程无线显示、远程无线键击注入、以及无线打印中的至少一项。
附图说明
图1A和1B是根据现有技术的耦合到现场设备的手持现场维护工具的概略图。
图2是使得本发明的实施例特别有用的手持现场维护工具的概略图。
图3是使得本发明的实施例特别有用的手持现场维护工具的系统框图。
图4是根据本发明的实施例，对从手持现场维护工具直接到打印机的现场设备配置数据进行打印的方法的流程图。
图5是根据本发明的实施例，使用无线通信来远程显示来自手持现场维护工具的信息的系统的概略图。
具体实施方式
图1A和1B是根据现有技术的耦合到现场设备的手持现场维护工具22的概略图。如图1A所示，手持现场维护工具22包括分别耦合到测试引线(test leads)30、32的端子对25、27，然后将测试引线30、32耦合到现场设备20的端子24。端子24可以是专用端子，用于允许这种手持现场维护工具耦合到设备20并与设备20交互。
图1B示出了手持现场维护工具22直接耦合到与现场设备23耦合的过程控制环路34的备选布置。在任一情况下，手持现场维护工具和现场设备之间的有线连接允许手持现场维护工具与期望的现场设备20、23交互。
图2是根据本发明的实施例，与现场设备交互的手持现场维护工具的概略图。系统100包括与现场设备104通信的手持现场维护工具102。
手持现场维护工具102经由通信链路114以通信方式耦合到现场设备104。通信链路114可以采用任何合适的形式，包括如图1A和1B所示的有线连接以及当前正在使用或已开发出的无线通信技术。手持现场维护工具102允许技术人员与现场设备104交互，以使用数字过程通信协议(比如FOUNDATIONTM Fieldbus和/或
Figure BDA0000091389400000031
协议)来配置、校准和/或诊断与现场设备104相关的问题。手持现场维护工具(比如工具102)可以用于保存来自现场设备(比如现场设备104)的配置数据。现场设备104可以是感测过程中的变量并在过程通信环路上发送与该变量相关的信息的任一设备，比如压力或温度变送器。现场设备104还可以是从过程通信环路接收信息并基于该信息设置物理参数(比如阀门关闭)的设备。现场设备104被描述为工业过程流体压力变送器，其具有耦合到其上的压力歧管(pressure manifold)106以及电子外壳108。提供现场设备104仅用于说明性用途。在现实中，现场设备104可以是任何工业设备，比如过程流体温度变送器、过程流体水平(level)变送器、过程流体流量变送器、阀门控制器、或在测量和/或控制工业过程中有用的任何其他设备。
对于各种现场设备，可以向合适的设备传输配置数据，这种合适的设备能够使用应用软件，以可容易地读取的形式来组织、格式化和/或打印这种配置数据。
手持现场维护工具102一般包括用户界面，用户界面包括显示器120以及多个用户输入按钮122。显示器120可以是任何合适的显示器，比如有源矩阵液晶显示器，或者能够提供有用信息的任何其他合适的显示器。按钮122可以包括任何合适的按钮布置，该按钮布置与手持现场维护工具所关注于的任意数目的功能相关。按钮122可以包括数字键区、字母数字键区、任何合适数目的定制功能和/或导航按钮、或它们的任意组合。由于手持现场维护工具102的大小被设计为由技术人员携带较长时间段且在使用时被握在手中，因此显示器120和按键122一般相对较小。在将手持现场维护工具102握在手中时这一般不是问题，但是如果技术人员尝试向其他人(这些人从相对远的距离查看显示器120和按键122)示出手持现场维护工具的使用时，其可能发生困难。
本发明的实施例通过利用手持现场维护工具所采用的相对短距离的无线通信收发信机，来主要提供手持现场维护工具的增强功能。这种相对短距离的射频收发信机的一个示例是依照于已知的蓝牙规范的，比如定级在功率级别(Power Class)2处的蓝牙规范2.1。
图3是使得本发明的实施例特别可应用的手持现场维护工具102的框图。工具102包括现场设备接口150，其可操作地耦合到控制器152，控制器152优选地是微处理器。现场设备接口150可以采用任何合适的形式。例如，在手持现场维护工具经由有线连接耦合到现场设备的实施例中，现场设备接口150包括一个或多个有线过程通信模块。示例包括允许依照于
Figure BDA0000091389400000041
协议进行通信的过程通信模块，或允许依照于FOUNDATIONTM Fieldbus协议进行通信的过程通信模块。在其它实施例中，现场设备接口150可以包括无线过程通信电路，比如最近开发出的无线HART(WirelessHART)通信。附加地，根据本发明的实施例，可以使用新的有线或无线过程通信技术和协议。
控制器152优选地包括存储器154，或耦合到存储器154，存储器154存储手持现场维护工具102在操作期间使用和/或获取的数据。附加地，存储器154优选地包括软件指令，当处理器152执行该指令时，该指令引起处理器152执行多个增强功能。在说明书中稍后将更详细地提供这些增强功能的示例。
手持现场维护工具102包括可操作地耦合到控制器152的用户界面156。用户界面156可以包括具有显示器形式的输出158和具有一个或多个按键或按钮形式的输入160。尽管一般将本发明的实施例描述为具有按键或按钮形式的用户输入，可以从用户或技术人员接收任何合适的输入。其他示例包括：拨号盘、旋钮、指轮、开关、音频输入、光标控制输入等等。
手持现场维护工具102还包括耦合到控制器152的短距离无线收发信机162。在优选实施例中，收发信机162是允许根据已知的蓝牙规范来进行通信的蓝牙通信模块，比如定级在功率级别2处的蓝牙规范2.1。然而，也可以使用备选的协议，比如Wi-Fi无线网络技术(Irvine，California的Linksys所构建的IEEE 802.11(b)、IEEE802.11(g)无线网络设备)。
如上所述，手持现场维护工具的一个功能是现场设备(比如过程流体压力或温度测量设备)的配置和委托。这些手持现场维护工具可以用于保存来自这种现场设备的配置。手持现场维护工具102经由其现场设备接口模块150获取配置数据。该信息优选地存储在手持现场维护工具102中的存储器中，比如存储器154中。存储器154可以是易失性存储器(比如RAM)、非易失性存储器(比如ROM或闪存)或它们的任意组合。一般地，为了打印或者以其他方式使用配置信息，必须将手持现场维护工具经由合适的接口(比如，串行连接、红外通信连接)耦合到计算机上，以向计算机上载配置信息。之后，由计算机按照需要将信息进行格式化，并打印、存储或以其他方式进行使用。
根据本发明的实施例，将短距离无线通信模块与处理器152执行的指令结合使用，以允许手持现场维护工具自动发现正在进行无线通信的打印设备(比如，启用蓝牙的打印机)和/或与之配对。一旦发现设备且该设备可用，控制器152能够将配置数据进行格式化以由打印机直接打印。相应地，不需要计算机或其他这种计算设备，因为基于从手持现场维护工具直接发送到打印机的无线信息，可以直接从正在进行无线通信的打印机打印配置信息。这是重要的，因为一般不认为计算机是非常便携的，而且即使是膝上型计算机，也一般不认为其足够安全到可携带到可能爆炸的环境中。相应地，在高度爆炸性或可燃的环境中一般已禁止这种计算机。相反，技术人员可以将低功率的本质安全的打印机携带到这种环境中。此外，即使这种打印机不是本质安全的，无线通信也可以跨过物理屏障，其中工具本身在爆炸性环境中，但是打印发生在安全的环境中。
图4是根据本发明的实施例，对来自手持现场维护工具的配置数据进行打印的方法的流程图。方法200开始于步骤202，其中，手持现场维护工具(比如工具102)发现了附近可通信的短距离无线兼容的打印机。“附近可通信”意味着手持现场维护工具在短距离无线收发信机162和打印设备的收发信机这二者的无线传输范围内。一旦发现了设备，方法200在步骤204处继续，其中，手持现场维护工具配对、耦合、或以其他方式建立合适的握手，以产生与打印设备的会话或作业。在步骤206，基于打印机，对存储器(比如存储器154)中存储的配置信息进行格式化。例如，如果打印机展示出其具有40个字符的打印宽度，则可以相应调整步骤206的格式化。接下来，在步骤208，经由短距离无线收发信机(比如收发信机162)向打印机无线发送已格式化的配置信息。然后，在步骤210，打印机打印接收到的已格式化的配置信息。
本发明的实施例提供的另一重要功能是协助训练或以其他方式向其他人演示技术人员或用户产生的与手持现场维护工具的交互。一般地，手持现场维护工具具有相对小的屏幕和小的数字或字母数字键区。由于手持现场维护工具上的屏幕小，因此从远处难以查看他们。这在训练的情况下成为了问题，其中，用户可能想要在个人计算机上查看手持现场维护工具屏幕，且进而将其投影在屏幕上。使用硬连线电缆(该硬连线电缆使用例如以太网协议)将手持现场维护工具连接到个人计算机，使得从手持现场维护工具向个人计算机传输显示可以是可能的。然而，该方案存在一些缺陷。首先，手持现场维护工具必须在手持现场维护工具本身上具有以太网接口(比如RJ-45插槽)，以接受电缆。这种连接器的存在将使其难以(如果不是不能的话)遵循针对手持现场维护工具的本质安全要求。附加地，有线接口可能使其难以到处移动手持现场维护工具，或将其定位在远离个人计算机的位置处。最后，有线接口要求个人计算机也具有可用于插入来自手持现场维护工具的电缆的以太网连接器。尽管所有个人计算机一般理论上都具有以太网连接器，但是该连接器一般由到网络的以太网连接所占据来使得计算机可以与其他服务器或设备交互。很少有计算机具有未使用的以太网连接器。
根据本发明的另一实施例，控制器(比如手持现场维护工具的控制器152)使用相对短距离的无线收发信机(比如收发信机162)，以将在手持现场维护工具的显示器上显示的图形信息传输给第三设备(比如个人计算机)，从而在个人计算机上显示。附加地，收发信机还可以用于在个人计算机或外部显示设备上显示由手持现场维护工具接收到的键压(key press)和键击(keystroke)或其它形式的用户输入。该系统还可以以相反方式工作，因为在被恰当配置时，手持现场维护工具可以从个人计算机接收键击和/或从个人计算机接收显示信息。在将手持现场维护工具直接耦合到位于不方便的位置处的现场设备的情况下，这是特别有用的，其中手持现场维护工具所必须处于的位置不适于用户输入。在这种实例中，技术人员可以返回可能被置于安全和/或方便位置处的计算机，并使用短距离无线收发信机与手持现场维护工具交互。
图5是根据本发明的实施例的用于经由无线通信对手持现场维护工具上的交互进行反映(mirror)的系统的概略图。系统300包括由手持现场维护工具(比如工具102)中的控制器152所执行的操作系统软件302。操作系统302包括输入/输出模块304，其方便与物理设备的交互，物理设备比如输出显示器120、按键122以及短距离无线收发信机162(图3所示)。在本发明的实施例中，应用软件306运行在操作系统302之上，且向手持现场维护工具提供增强的反映功能。
根据图5所示的本发明的实施例，可以经由无线通信312将分别来自按键122和显示器120的键击和/或显示输出反映到计算设备310。无线通信的特别有利之处在于：可以将手持现场维护工具置于潜在危险或不方便的位置中，或置于技术人员不可能到达的位置中。然而，将计算设备310置于安全的方便的位置，且其一般具有可以由多个人员查看的屏幕或其他合适的显示器314。在大量人员必须查看屏幕的某些情况下，可以将可选的外部屏幕(比如高架投影仪316)直接地或间接地耦合到计算机310，并可以实质上实时地显示来自手持现场维护工具的输出。附加地，可以查看单个键击，或可以将其以其他合适的方式显示在屏幕314和/或316上。尽管从手持现场维护工具到计算设备310的通信促进了训练或其他交互，其中相对大量的人员希望查看交互，从计算设备310到手持现场维护工具的通信也是有用的。特别地，从计算设备310到手持现场维护工具的通信在手持现场维护工具物理耦合到现场设备(该现场设备位于相对不可访问位置处)的情况下是有用的。因此，技术人员不需要例如将手持现场维护工具耦合到现场设备并在不稳定地平衡的梯子上与设备进行交互，而是技术人员可以简单地返回计算设备310，并在计算设备310的安全位置处相对容易地经由手持现场维护工具执行与现场设备的交互。
尽管已结合优选实施例描述了本发明，本领域技术人员将认识到可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对形式和细节作出改变。

Claims (15)

1.一种在远程设备上显示与本质安全的手持现场维护工具相关的信息的方法，包括：
提供具有I/O模块的操作系统，其中，所述手持现场维护工具具有至少部分由所述I/O模块驱动的本地显示器；
从所述本质安全的手持现场维护工具向所述远程设备提供无线通信信息，所述无线通信信息至少指示显示信息；以及
在所述远程设备处接收所述无线通信信息，以及所述远程设备基于所述无线通信信息来呈现显示器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线通信信息还包括来自所述本质安全的手持现场维护工具的用户输入信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线通信信息是依照于蓝牙规范的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述本质安全的手持现场维护工具位于危险的位置中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述远程设备呈现的显示器大于所述本地显示器。
6.一种与耦合到现场设备的本质安全的手持现场维护工具进行交互的方法，包括：
提供具有I/O模块的操作系统，其中，所述手持现场维护工具具有至少部分由所述I/O模块驱动的本地用户输入；
从计算设备向所述本质安全的手持现场维护工具提供无线通信信息；以及
在所述本质安全的手持现场维护工具处接收所述无线通信信息，以及基于所述无线通信信息，向所述I/O模块注入键击。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述无线通信信息是根据蓝牙规范的。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述本质安全的手持现场维护工具位于危险的位置中。
9.一种打印来自本质安全的手持现场维护工具的现场设备配置信息的方法，所述方法包括：
建立与支持无线的打印设备的无线通信；
对所述现场设备配置信息进行格式化，以向所述打印设备输出；
向所述打印设备无线发送已格式化的现场设备配置信息；以及
从所述打印设备打印所述已格式化的现场设备配置信息。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述本质安全的手持现场维护工具位于危险的位置中。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述无线通信信息是依照于蓝牙规范的。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在所述本质安全的手持现场维护工具和所述打印设备处于彼此的无线通信范围中时，在所述本质安全的手持现场维护工具和所述打印设备之间自动建立通信会话。
13.一种手持现场维护工具，包括：
键区；
显示器；
短距离无线收发信机；以及
处理器，耦合到所述键区、所述显示器以及所述短距离无线收发信机，所述处理器耦合到存储有多个指令的存储器，当由所述处理器执行所述指令时，所述指令引起所述处理器执行远程无线显示、远程无线键压注入、以及无线打印中的至少一项。
14.根据权利要求13所述的手持现场维护工具，其中，所述短距离无线收发信机依照于蓝牙规范进行操作。
15.根据权利要求13所述的手持现场维护工具，其中，所述短距离无线收发信机依照于WiFi规范进行操作。
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